Weiss Spindeltechnologie heeft in nauwe samenwerking met Siemens en Fraunhofer IFAM een precisie-freesrobot ontwikkeld. Daarmee kan een industrierobot nu frezen met nauwkeurigheden in het submillimeterbereik, aldus het bedrijf. De freesspindel van de robot benut het potentieel van hybride technologie optimaal. Het resultaat is dus een robot als mobiel, flexibel, dynamisch en precies freescentrum.
Siemens heeft in 2019 samen met de Fraunhofer-instituten een uitgebreide marktanalyse uitgevoerd, om te bepalen welke toepassingen kunnen profiteren van verbeterde robottechnologie.
Naast bewerkingsprocessen als lasersnijden en oplassen, kwam vooral precisiefrezen als optie voor robots in beeld.
Toch werd frezen nooit een succes. Wat steeds ontbrak voor een brede en succesvolle inzet, was een haalbare nauwkeurigheid. Die uitdaging is inmiddels opgelost, stelt Weiss Spindeltechnologie, onderdeel van Innomotics.
Het bedrijf heeft samen met Siemens en Fraunhofer IFAM een precisie-freesrobot ontwikkeld, waarbij een robot van Autonox Robotics wordt gebruikt.
Nieuwe toepassingsgebieden
De combinatie van mobiliteit, flexibiliteit, een stijve constructie en precisie opent nieuwe toepassingsgebieden die voorheen economisch of technisch niet haalbaar waren, stelt Weiss..
Denk aan mobiele onderhoudswerkzaamheden, bewerkingen van grote werkstukken of toepassingen in flexibele productiecellen.
De basis hiervoor ligt in sterk verbeterde kinematica, krachtige aandrijfmotoren, een hoge stijfheid en intelligente regeltechniek van het gepatenteerde Sinumerik Machine Tool Robot (MTR)-concept.
Hiermee bereiken freesrobots tegenwoordig een tot tien keer hogere precisie dan conventionele industriële robots. Concreet betekent dit dat zij in het submillimeterbereik opereren, aldus Weiss.
Speciale, lichtgewicht freesspindel
Maar om deze nauwkeurigheden in de praktijk op werkstukken te realiseren, is nog een cruciale component nodig: namelijk… de freesspindel.
De ontwikkeling en productie daarvan is gerealiseerd door Weiss Spindeltechnologie
De nieuwe generatie freesrobots heeft speciaal ontwikkelde spindeltechnologie.
Met name het realiseren van een zo licht mogelijke spindel stond centraal, zonder concessies te hoeven doen aan stabiliteit en prestaties.
In tegenstelling tot bewerkingsmachines die op een vaste plek staan, speelt bij robottoepassingen elke kilogram een doorslaggevende rol, juist omdat de spindel aan het uiteinde van de robotarm zit.
Aangepaste constructie
De ingenieurs ontwikkelden een lichtgewicht ontwerp, door een aangepaste constructie en geoptimaliseerde materiaalkeuze.
Er is gekozen voor een asynchrone spindelvariant. Hierdoor vervallen automatisch diverse componenten die bij synchrone motoren wel nodig zouden zijn.
Ook een smoorklep kon dankzij een slimme motorconfiguratie achterwege blijven. Dit scheelt in gewicht en in kosten.
Pneumatisch en op waterkoeling
De bediening van de unit om gereedschappen van de spindel te wisselen, is pneumatisch uitgevoerd. Dit in plaats van hydraulisch, zoals gebruikelijk is bij bewerkingsmachines.
Gekozen is voor pneumatische bediening omdat robots doorgaans niet beschikken over hydraulische aggregaten, terwijl perslucht vrijwel altijd beschikbaar is.
Ook op deze manier worden extra investeringskosten dus vermeden en is de freesrobot flexibel inzetbaar.
Verder is gekozen voor waterkoeling, omdat deze bij vergelijkbare prestaties de meest compacte bouwvorm mogelijk maakt.
Geïntegreerde freesrobotoplossing
Optioneel kunnen alle Weiss-spindels worden uitgerust met een interface. Daardoor zijn ze op verschillende robotsystemen te plaatsen.
Maar het volledige potentieel komt met name tot uiting in een geïntegreerde freesrobotoplossing.
Hierin worden de robots en kinematica van Autonox Robotics, de CNC-aandrijf- en besturingstechniek van Siemens en de freesspindeltechnologie van Weiss gecombineerd.
Voor grote, zware werkstukken
Een belangrijke meerwaarde van de combinatie robot met freestechnologie ligt in toepassingen met zeer grote en zware werkstukken.
Denk bijvoorbeeld aan onderhoudswerkzaamheden aan scheepsschroeven of andere maritieme componenten.
Waar traditionele methoden demontage, speciaal transport en bewerking op kostbare grote bewerkingsmachines vereisen, maakt de mobiele freesrobot bewerking direct op locatie mogelijk.
Dit resulteert in aanzienlijke tijd- en kostenbesparingen. Demontage en transport vervallen volledig, terwijl de bewerking ter plaatse snel en betrouwbaar kan verlopen.
Extra voordeel is dat de robot niet alleen kan frezen, maar indien nodig ook oplasbewerkingen kan uitvoeren, alles binnen één bewerkingscyclus. Dat maakt de robot nog flexibeler in gebruik.
Groter werkbereik met rail
Aanvullende toepassingsmogelijkheden zijn mogelijk bij de bewerking van grote oppervlakken.
Wanneer de freesrobot bijvoorbeeld op een railsysteem wordt geplaatst, kan het werkbereik vrijwel onbeperkt worden uitgebreid.
Bij een rail van 10 meter en een robotbereik van 2 meter ontstaat bijvoorbeeld een effectief bewerkingsbereik van 14 meter.
Met twee robots op tegenoverliggende rails verdubbelt dit zelfs tot 28 meter. Een dergelijk werkbereik zou met een conventionele portaalfreesmachine veel grotere investeringen vergen.
In 5 spindelvarianten
De nieuw ontwikkelde freesspindeleenheden speciaal voor robots zijn momenteel beschikbaar in vijf varianten: van de kleine RS1 (6,6 kW, HSK-A32, 25,7 kg) tot de grote RS4 en RS5 (16,5 kW, HSK-A63, 58 kg).
Het verschil tussen de RS4 en RS5 ligt puur in het toerentalbereik: de RS4 is ontworpen voor maximaal 16.000 min⁻¹, terwijl de RS5 toerentallen tot 21.000 min⁻¹ haalt.
